水泥浆流变性的测量
水泥浆性能试验
中国石油大学（钻井工程）实验报告实验日期：2014.12.04 成绩：班级学号：姓名：教师：同组者：油井水泥浆性能实验一、实验目的1．通过实验掌握油井水泥浆密度、流变性能的测定方法，掌握有关仪器的使用方法，对油井水泥浆基本性能的指标范围有一定的认识。
2．通过实验掌握水泥浆稠化时间的测量方法及常压稠化仪的操作方法，了解常用油井水泥的稠化性能与有关标准，充分认识水泥浆稠化时间对固井作业的重要性。
二、实验原理1．YM 型钻井液密度计是不等臂杠杠测试仪器。
杠杠左端为盛液杯，右端连接平衡筒。
当盛液杯盛满被测试液体时，移动砝码使杠杠主尺保持水平的平衡位置，此时砝码左侧边所对应的刻度线就是所测试液体的密度。
2．六转速粘度计是以电动机为动力的旋转型仪器。
被测试液体处于两个同心圆筒间的环形空间内。
通过变速传动外转筒以恒速旋转，外转筒通过被测试液体作用于内筒产生一个转矩，使同扭簧连接的内筒旋转了一个相应角度。
依据牛顿定律，该转角的大小与液体的粘度成正比，于是液体粘度的测量转变为内筒转角的测量。
反应在刻度盘的表针读数，通过计算即为液体粘度、切应力。
3．水泥浆常压稠化仪中有一带固定浆叶的可旋转的水泥容器。
浆杯由电机带动以150 转/分的转速逆时针转动，浆杯中的水泥浆给予浆叶一定的阻力。
这个阻力与水泥浆的稠度变化成比例关系。
该阻力矩与指示计的弹簧的扭矩相平衡，通过指针在刻度盘上指示出稠度值。
三、实验仪器、设备1．电子天平2．恒速搅拌器3．钻井液密度计4．六速旋转粘度计5．油井水泥常压稠化仪四、实验步骤1．标定常压稠化仪指示计实验前，应当在标定装置上对指示计进行标定，将铜套圈装在指示计上方；缺口对准指示计销轴，尼龙线一端系在指示的销轴上，另一端沿铜套圈沟槽绕一周，然后再沿滑轮的沟槽引下与吊钩连接。
标定时，在吊钩上装上砝码，读出指示计数值。
然后将吊钩、砝码用手托起，使指示计指针回到零。
接着松手让吊钩、砝码慢慢落下，读数。
如此反复几次，取平均值。
水泥浆性能试验
中国石油大学（钻井工程）实验报告实验日期：成绩：班级学号：姓名：教师：同组者：油井水泥浆性能实验一、实验目的1．通过实验掌握油井水泥浆密度、流变性能的测定方法，掌握有关仪器的使用方法，对油井水泥浆基本性能的指标范围有一定的认识。
2．通过实验掌握水泥浆稠化时间的测量方法及常压稠化仪的操作方法，了解常用油井水泥的稠化性能与有关标准，充分认识水泥浆稠化时间对固井作业的重要性。
二、实验原理1．YM 型钻井液密度计是不等臂杠杠测试仪器。
杠杠左端为盛液杯，右端连接平衡筒。
当盛液杯盛满被测试液体时，移动砝码使杠杠主尺保持水平的平衡位置，此时砝码左侧边所对应的刻度线就是所测试液体的密度。
2．六转速粘度计是以电动机为动力的旋转型仪器。
被测试液体处于两个同心圆筒间的环形空间内。
通过变速传动外转筒以恒速旋转，外转筒通过被测试液体作用于内筒产生一个转矩，使同扭簧连接的内筒旋转了一个相应角度。
依据牛顿定律，该转角的大小与液体的粘度成正比，于是液体粘度的测量转变为内筒转角的测量。
反应在刻度盘的表针读数，通过计算即为液体粘度、切应力。
3．水泥浆常压稠化仪中有一带固定浆叶的可旋转的水泥容器。
浆杯由电机带动以150 转/分的转速逆时针转动，浆杯中的水泥浆给予浆叶一定的阻力。
这个阻力与水泥浆的稠度变化成比例关系。
该阻力矩与指示计的弹簧的扭矩相平衡，通过指针在刻度盘上指示出稠度值。
三、实验仪器、设备1．电子天平2．恒速搅拌器3．钻井液密度计4．六速旋转粘度计5．油井水泥常压稠化仪四、实验步骤1．标定常压稠化仪指示计实验前，应当在标定装置上对指示计进行标定，将铜套圈装在指示计上方；缺口对准指示计销轴，尼龙线一端系在指示的销轴上，另一端沿铜套圈沟槽绕一周，然后再沿滑轮的沟槽引下与吊钩连接。
标定时，在吊钩上装上砝码，读出指示计数值。
然后将吊钩、砝码用手托起，使指示计指针回到零。
接着松手让吊钩、砝码慢慢落下，读数。
如此反复几次，取平均值。
2．配制水泥浆配制水泥浆之前必须确定水灰比。
泥浆流动性、触变性、吸浆速度的测定
（5）取5只泥浆杯编好号，各称取试样300克（准确至 0.1克），各加入所确定的加水量，调至呈微流动。 （ 6）在 5 只泥浆杯加入所确定的电解质加入量，其间 隔为0.5ml～1ml。5只泥浆杯中所加电解质质量不同 但溶液体积相等，用电动搅拌机搅拌半小时。 （7）洗净并擦干粘度计，加入蒸馏水至三个尖形标志， 调整仪器水平，将具有刻度线的100ml容量瓶口对准 粘度计流出孔，拔起木棒，同时记录时间，测定流 出100ml水的时间，然后用木棒塞住流出孔，做三个 平行实验，取平均值，作为100ml水流出时间。 （8）将上述五只泥浆杯中的泥浆用上法各做三个平行 实验，取平均值，求得相对粘度 B （泥浆从流出孔 流出，不要触及承受瓶的瓶径壁，应成一股泥浆流 下）。 （9）用上述方法测定其他电解质对应泥浆试样的相对 粘度B。
同步电机 刻度圆盘
指针
游丝 被测液体 转子
旋 转 式 粘 度 计
1、绝对粘度的测定
（ 1 ）配制电解质标准溶液：配制百分浓度为 5 ％或 10%的 Na2CO3 、 NaOH 、 NaSiO3 三种电解质的标准 溶液。电解质应在使用时配制，尤其是水玻璃极易 吸收空气中 CO2 而降低稀释效果。 Na2CO3 也应保存 于干燥的地方，以免在空气中变成NaHCO3而成凝聚 剂。 （2）粘土试样须经细磨、风干过100目筛。 （ 3 ）泥浆需水量的测定：称取 200 克干粘土，用滴定 管加入蒸馏水，充分搅拌至泥浆开始呈微流动为止 (不同粘土的加水量波动于30-70％)，记录加水量。 （4）电解质用量初步试验：在上述泥浆中，以滴定管 将配好的电解质标准溶液仔细滴入，不断搅拌和匀， 记下泥浆明显稀释时电解质的加入量。 （5）取5只泥浆杯编好号，各称取试样350-400克(准确 至0.1克)，各加入所确定的加水量，调至呈微流动。
油井水泥浆性能实验
三、实验步骤
2．测定水泥浆流变性能
（1）测量目的 液体的流变性是指液体在外力作用下所 产主的流动和变形的特性。即作用于液体的 层间剪切应力与液体变形（流动）的特性。 不同类型的液体，其流变性是不一样的。即 使是同一类的液体，不同的温度和压力，以 及外加剂加量和搅拌的方法都对液体的流变 性能有较大的影响。如粘滞性，切应力、触 变性、剪切稀释性等等都属于液体的流变性 能参数。它是液体的自身属性。
三、实验步骤
1．测定水泥浆密度
பைடு நூலகம்
（2）测量步骤
• (1) 测定前，标定密度计。将密度计浆杯中盛满水， 盖好杯盖， 擦净溢出的水，然后将其放在刀架上； • (2) 移动游码至1.0处。这时秤臂应呈水平状态；如不 准确应进行调整； • (3) 标定之后将水泥浆倒入密度计内，盖好杯盖后擦 去溢出的水泥浆。放置于刀架上并调整游码，使秤臂 呈水平状态。读出秤臂上的数值，即水泥浆的密度。 单位为g/cm3。
三、实验步骤
2．测定水泥浆流变性能
（1）测量步骤
• ④ 实验完毕，关闭电源、松开托盆、移开量杯
轻轻卸下外筒， 避免擦伤，防 止碰坏连接内 筒轴。 • 洗净外筒，并擦干上好外筒。
转筒 装外转筒
外转筒
卸外装筒
• (5) 整理数据，书写实验报告。
五、实验数据处理
1、牛顿液体绝对粘度
η=300rpm（读数） 单位：mPa· s
终 0.511 300 r / min （读数）Pa （静置十分钟）
五、实验数据处理
3、假塑流体
dv k dx
n
dv dx n：流行指数。其值在0 - 1之间；k：稠度系数。 lg lgk nlg
混凝土中的流变性能原理及测试方法
混凝土中的流变性能原理及测试方法一、概述混凝土是建筑工程中常用的材料之一，其力学性能与流变性能的测试是保证工程质量的重要手段。
混凝土的流变性能是指在受力作用下，混凝土的变形规律和变形特性，主要包括弹性模量、剪切模量、泊松比、粘性模量等。
本文将从混凝土的组成、流变性能的概念、测试方法和应用等方面详细介绍混凝土中的流变性能原理及测试方法。
二、混凝土的组成混凝土是由水泥、砂、石料和水等原材料按照一定比例混合而成的一种材料。
其中，水泥是混凝土中最重要的组成部分，它通过化学反应形成水化产物，使混凝土具有一定的强度和硬度。
砂和石料则是混凝土中的骨架，它们之间的空隙被水泥浆填充，从而形成坚硬的混凝土结构。
水的作用是使混凝土中的水泥和砂石充分混合，并促进水化反应的进行。
三、流变性能的概念混凝土在受力作用下，具有一定的变形规律和变形特性，这些规律和特性称为混凝土的流变性能。
混凝土的流变性能是由其组成、工艺和环境等因素共同决定的。
流变性能主要包括弹性模量、剪切模量、泊松比、粘性模量等。
1.弹性模量弹性模量是指混凝土在受力作用下，单位应力下的应变量。
弹性模量越大，混凝土的刚度就越大，反之越小，混凝土的柔软性就越好。
弹性模量的测定是混凝土流变性能测试中最常用的方法之一。
2.剪切模量剪切模量是指混凝土在受到剪切应力作用下，单位应力下的应变量。
剪切模量越大，混凝土的抗剪强度就越大。
在混凝土的设计和施工中，剪切模量的测定也是非常重要的。
3.泊松比泊松比是指混凝土在受到应力作用下，垂直于受力方向的应变量与平行于受力方向的应变量之比。
泊松比的值越小，混凝土的体积变化就越小，反之越大。
4.粘性模量粘性模量是指混凝土在受到应力作用下，单位时间内的应变速率。
粘性模量越大，混凝土的黏性就越强，其抗裂性和抗渗性也会增强。
四、测试方法混凝土的流变性能测试是建筑工程中非常重要的一个环节，其测试方法主要有以下几种：1.压缩试验法压缩试验法是测试混凝土弹性模量的一种常用方法。
第一课水泥浆流变性
读数比值
0.94 1.0 0.82 0.85 0.98
/
平均读数
16.5 22 56.5 72 91 137
注意事项
1、如果需要加入外加剂，那么 外加剂可先溶于水中，再与水泥混合。也 可先与水泥用不锈钢勺混合均匀，再与水混合。如果外加剂能引起泡沫， 则在水中加入液体消泡剂。 2、在整个实验过程中，尽力防止水泥浆静止。 3、实验进行的每一步都要立即清洗盛放水泥浆的容器，以防水泥固化。
选择原则：以实验水泥浆的剪切速率与剪切应力对两个 模型的吻合程度为准，其方法可用线性回归中的相关系数 或下面介绍的线性比较法（F比值法）。
线性检验的基本原理是：如果流变方程呈线性分布，对 等间距的剪切速率，其对应的剪切应力呈线性增加，如果不 满足这个规律，流变方程就应该是非线性的。据此，线性检 验方法如下:
F 200 100 200 100 300 100 300 100
当 F 0.5 0.03时，选用宾汉流变模型，反之则选用幂律流变模型。
宾汉模型 p 0.0015300 100
o 0.511300 511p
幂律模型
n
2.092
lg
300 100
K
0.511300
511n
旋转粘度计的设计结构决定的参数
0.511
1r/min=1.703s-1
600r/min（1022s-1）、 300r/min（511s-1）、 200r/min（340.7s-1）、 100r/min（170.3s-1）、 6r/min（10.22s-1）、 3r/min（5.11s-1）。
参考《钻井液设备是否运转正常
水泥浆性能试验
油井水泥浆性能实验一、实验目的1.掌握油井水泥浆的制备方法 ;2.掌握测定水泥浆密度、流变性能和稠化时间的原理、实验流程及步骤。
二、实验原理 1、水泥浆密度水泥浆密度是由配制水泥浆的水泥、配浆水、外加剂和外掺料等材料的密度和掺量决定的。
实验中使用YM 型钻井液密度计测量水泥浆的密度，该仪器是不等臂杠杠测试仪器，杠杠左端为盛液杯，右端连接平衡筒。
当盛液杯盛满被测试液体时，移动砝码使杠杠主尺保持水平的平衡位置，此时砝码左侧边所对应的刻度线就是所测试液体的密度。
2、水泥浆流变性能大多数水泥浆表现出复杂的非牛顿流体特征。
一般来说，水泥浆属于剪切稀释型流体，描述水泥浆流变性质最常用的流变模式为宾汉塑性模式和幂律模式。
（1）宾汉塑性模式（2）幂律模式实验中使用六转速粘度计测量水泥浆的流变性能，该仪器是以电动机为动力的旋转型仪器。
被测试液体处于两个同心圆筒间的环形空间内。
通过变速传动外转筒以恒速旋转，外转筒通过被测试液体作用于内筒产生一个转矩，使同扭簧连接的内筒旋转了一个相应角度。
依据牛顿定律，该转角的大小与液体的粘度成正比，于是液体粘度的测量转变为内筒转角的测量。
记录表盘参数，通过以下方法计算水泥浆的流变参数。
n -幂律系数, 无量纲量； k-稠度系数，n Pa S ⋅。
nk τγ=⋅ yp ττμγ=+⋅3、水泥浆稠化时间稠化时间是指从水泥浆配浆开始到水泥浆注入稠化仪中，在实际井温和压力条件下，水泥浆稠度达到100 Bc 所经历的时间。
实验中使用常压稠化仪测量水泥浆的稠化时间。
配制好水泥浆后，随着水泥水化，水泥浆不断变稠，稠化仪浆叶旋转剪切水泥浆的阻力增大，使安装在电位计上的弹簧扭矩及其指针旋转角度也相应增大，电位计的阻值及电压也随之增大。
因此，电位计所反映出来的电压值，不仅表示了弹簧扭矩的大小，也反映了测量水泥浆稠度值的大小三、实验设备1、YM 液体密度计；2、六转速粘度计；3、稠化仪；4、其它仪器；四、实验步骤 1、确定水灰比步骤配制水泥浆之前必须确定水灰比。
泥浆性能及其测试方法
泥浆性能及其测试方法泥浆的性能是泥浆的组成以及其各组分间相互物理化学作用的宏观反映.泥浆的主要性能有泥浆的比重和固相含量、泥浆的流变特性（粘度和切力）、泥浆的滤失性能（泥浆的失水量和泥饼厚度）、以及泥浆的含砂量、润滑性、胶体率和 pH 值等。
一、比重、固相含量与含砂量泥浆的比重是指泥浆的重量与同体积水的重量之比。
泥浆比重的大小主要取决于泥浆中固相的重量(造浆粘土重量和钻屑重量)。
泥浆的含砂量指泥浆中砂粒占的重量或体积百分数。
1. 地层压力的控制钻井中防止漏失，涌水和维持孔壁的稳定，重要的一点是要维持钻孔—地层间的物理力平衡。
而孔内静液柱压力的大小决定于孔内液柱的单位重量或比重以及垂直深度，即：（ 4-6 ）式中P s——静液柱压力， N ；γ——单位体积的重量或比重， Kg/m 3 ；H——液柱垂直高度， m 。
若把每单位高度（或深度）增加的压力值叫压力梯度。
用G s表示静液压力梯度，则：（ 4-7 ）因此静液柱压力梯度Gs决定于泥浆的比重，可以调节泥浆的比重使Gs与地层压力梯度Gp相适应以求得钻孔—地层间的物理力的平衡。
2. 对钻速的影响近年来进行的泥浆比重、固相含量对钻速影响的研究得出如下的结论：（1）随着泥浆比重的增加，钻速下降，特别是泥浆比重大于1.06~1.08时，钻速下降尤为明显。
（2）泥浆的比重相同，固相含量愈高则钻速愈低。
由此泥浆比重相同时，加重泥浆的钻速要比普通泥浆高，因为加重泥浆的固相含量低。
（3）泥浆的比重和固相含量相同，但固相的分散度不同，则固相颗粒分散得愈细的泥浆钻速愈低。
由此，不分散体系的泥浆其钻速要比分散体系的泥浆高，如图4-9所示。
甚至有些研究者得出小于1μm 的颗粒对钻速的影响比大于1μm颗粒的影响大12倍。
因此，为提高钻进效率，不仅应降低泥浆的比重和固相含量，而且应降低固相的分散度，即应采用不分散低固相泥浆。
3. 含砂量的影响泥浆中的无用固相（主要为岩屑）含量会给钻进造成很大的危害。
泥浆材料检测与应用：流变性参数的测定
7 非牛顿流体流变性参数的测定
(4) 塑性流体流变性的测定
考虑塑性流体的流变方程：
0
p
du dr
此时的流速梯度函数为
du f ( ) 0
(96)
dr
p
将式(96)代入式(88)，得
1 1 0
2 2 p
d
1
2 p
1
2 0
ln
1 2
(97)
7 非牛顿流体流变性参数的测定
将τ1、τ2的表达式(85)代入上式，则:
7 非牛顿流体流变性参数的测定
n
N
N i 1
lg i
lg
du dr
i
N i 1
lg i
N i 1
lg
du dr
N
N i 1
lg
du dr
i
2
N i 1
lg
du dr
i
2
i
lg K
N i 1
lg i
n
N i 1
lg
du dr
i
N
(103) (104)
r12
(92)
r2
r
2 2
r12
由u = rω，得圆周速度
u(r) r2 r 2 r12 U r r22 r12
(93)
式中：U为外筒的圆周速度(U = Ωr2)。
7 非牛顿流体流变性参数的测定
② 非牛顿流体的表观粘度
对于非牛顿流体，τ与du/dr的函数关系一般是不知道的，
为了得到流速梯度函数 f (τ)，需要作某些假设。由于内外两 圆筒的间隙很小，可以设(r2-r1)/r1是小量，这时应用积分中 值定理，将式(88)中的τ和 f (τ)取其算术平均值，则有
水泥基浆液的流变性能试验研究
水泥基浆液的流变性能试验研究王钦;刘泽【摘要】浆液流变性是影响注浆效果重要因素之一。
本文采用漏斗粘度计,在测试不同水灰比纯水泥浆粘度系数的基础上,以粘土、粉煤灰、矿渣代替部分水泥制备了水泥–粉煤灰浆液、水泥–粘土浆液和水泥–矿渣浆液等三种水泥基浆液,测试了不同替代量时粘度变化。
研究表明,水泥浆的动力粘度系数随着水灰比增加按幂函数规律减小。
水泥–粉煤灰浆液的粘度随着水泥替代量的增加而增大,当替代量小于30%时,粘度基本上呈线性增加,当替代量大于30%后,粘度增加变缓;而水泥–矿渣浆液和水泥–粘土浆液的粘度随着水泥替代量的增加而减小,但替代量增加到15%后,浆液粘度系数基本保持不变。
【期刊名称】《土木工程》【年(卷),期】2018(007)005【总页数】6页(P751-756)【关键词】水泥浆;粘土;粉煤灰;矿渣;浆液流变性【作者】王钦;刘泽【作者单位】[1]绍兴市柯桥区交通建设有限公司,浙江绍兴;[2]湖南科技大学,土木工程学院,湖南湘潭;【正文语种】中文【中图分类】O61.引言注浆加固是以加压的方法将预配浆液注入到岩土体中，待浆液凝固后达到提高岩土体强度和结构整体性的工程技术[1][2]。
注浆加固起源于1802年法国土木工程师查理斯·贝里格尼(Charles Berigny)采用人工锤击的方法向地层挤压粘土浆液用于修理第厄普(Dieppe)冲砂闸，经过长期的研究与实践，目前注浆已成为岩土工程加固的主要方法之一，广泛用于边坡、地基、堤坝、挡土墙等工程结构的加固维护中[2]。
注浆材料是注浆技术的核心，国内外的研究者都非常重视浆液的研究，已从早期的水泥浆发展到种类繁多、性能各异的化学浆。
对于山区公路挡土墙而言，墙后多以砂性土为填料，填料间的孔隙较大，可注性强，多以水泥浆为注浆浆液。
因此研究水泥基浆液的流变性能有重要意义。
张家奇[3]通过试验探索了土石分层介质中的注浆扩散规律。
杜野[4]通过注浆材料流动性正交试验探讨了水灰比、外掺剂对浆液流动性能的影响规律，揭示了黏度时变性浆液流动度时间变化特征。
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2、实验前准备： （1）、检查维卡仪滑动杆能否自由滑动，同时检查试针 与圆模顶接触时，指针是否调至要求的刻度，否则应予 调整。 （2）、检查恒温箱温度是否调至所需温度。 （3）、试模内壁与玻璃板上应图上黄油或机油。 3、测量方法： （1）、水泥浆的配制： 称取300克干水泥试样，放入湿布擦过的容器内， 加入150毫升清水，用搅棒充分搅拌3分钟，水泥浆配制 好后，将搅拌均匀的水泥浆注入圆模内，刮去多余部分 水泥浆，使圆模平齐，盖上玻璃板上好夹具，立即置于 恒温箱内进行养护。
1 .杠杆 2.主刀口 3.浆杯 4.杯盖 5.平衡杯 6.砝码 7.称架座 8. .主刀口9.挡臂 10.水平泡 图2 水泥浆天平
3、测量方法： 称取得300克干水泥式样，放入用湿布擦过的容器 内，加入150毫升清水，用搅拌棒充分搅拌3分钟。水 泥浆搅拌好后，就将水泥浆边搅拌边注入水泥浆天平的 泥浆杯内，并盖好杯盖。溢出的水泥浆用湿布擦干净， 然后将天平平放在称架上，移动砝码视水平泡居中为止。 取小数点后两位数（第三位数按四舍五入计算）作为水 泥浆的密度。 （三）水泥浆自由水含量的测定： 1、仪器: 三速搅拌器一台、秒表一只、常压稠度仪一台、 250毫升玻璃量杯一只、25毫升玻璃量杯一只、天平一 台。
图1 凝结时间测定仪（维卡仪）
（2）、凝结时间的测量： 试模在恒温箱中养护一定时间后，从恒温箱中取出 圆模放到维卡仪的试针下，使试针与水泥浆面接触，拧 紧螺丝，然后突然放松螺丝，使试针自由沉入水泥浆， 观察指针读数。初次测量时应用手轻轻扶持滑杆下部， 使其徐徐下降，以防撞弯试针。但初凝时仍以自由降落 测得的结果为准。如未初凝继续放入恒温箱养护，以后 每隔5分钟测量一次。初凝时间取得后，试模继续放入 恒温箱进行养护，临近终凝时，每隔10分钟测量一次， 终凝取得后实验结束。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1、测量仪器及工具： 凝结时间测定仪（维卡仪）一套、秒表一只、天平 一台、搅拌工具一套、试模一只、玻璃板二块、夹具一 付、恒温箱一个。 凝结时间测定仪（维卡仪）的结构图见图1，仪器 的主体由底座⑩和支架①用螺丝钉连接而成。支架上有 两个同心圆直径为12毫米光滑孔，保证滑动部分在测试 过程中能垂直降落。滑动杆⑧上带有试针⑦用松紧固定 螺丝钉⑤固定其位置。试针下降降落从示值板④读得。
（二）水泥浆密度的测量: 1、仪器及工具： 水泥浆天平一套（见图2）、水泥浆搅拌工具一套、 天平一台。 2、实验前准备： 首先，对泥浆天平进行标定。将泥浆天平盛满清水， 盖好杯盖擦净溢出的清水，然后把泥浆天平旋在称架上， 砝码移码1.0处杠杆应成水平、水平泡居中央。如不平衡 应调整平衡杯中物件（铅粒）的重量。
《钻井工程实验》
系列教学课件
重庆科技学院石油与天然气工程实验教学中心
固井水泥浆性能评价实验
主讲教师：齐成伟
重庆科技学院 石油与天然气工程实验教学中心
目 录
• 实验目的和要求 • 实验仪器和测量方法
一、实验目的和要求
通过本次实验，使学生掌握油井水泥一般性能的测 量方法。学会正确实验仪器。了解测量水泥浆的这些性 能与固井施工和固井质量的关系。本次实验开设下列几 项实验： 1、水泥浆凝结时间的测量（初凝时间和终凝时间） 2、水泥浆密度的测量 3、水泥浆自由水的测量 4、水泥浆流变性的测量
2、测量方法： 称取500克干水泥试样放入三速搅拌器搅拌杯中，加入 250毫升清水，盖上杯盖，起动低速挡进行搅拌45秒钟后， 迅速倒入常压稠度仪盛水泥浆的容器中，注入至灌注水平凹 槽位置，放入常压稠度仪中在调定的70。C温度中搅拌20分 钟时间后，将水泥浆倒入六速旋转粘度计盛水泥浆杯中，注 入杯中的刻度为止。随后装在六速粘度计上启动600转/分转 速位，转动一分钟后，记录下刻度盘上的读数；然后转动至 300转/分转速位，转动一分钟并记录下读数，最后用宾汗塑 性流体公式计算出水泥浆的流变性。
二、实验仪器和测量方法
（一）水泥浆凝结时间的测量（初凝时间和终凝时间） 当水泥浆在凝固过程中，其稠度逐渐增加，一定重量 及直径的试针沉入水泥浆时，受到的阻力也逐渐增大。为 此，水泥浆的凝结时间是以试针插入水泥浆的深度而定。 初凝时间：当试针沉入水泥浆距底0.5~1.0毫米时被定 义为初凝。从开始调水泥浆到初凝的时间间隔称为初凝时 间。 终凝时间：当试针沉入水泥浆不超过1.0毫米时被定义 为终凝。从开始调水泥浆到终凝的时间间隔称为终凝时间。
宾汗塑性流体公式：
μ p sf(fn600 -fn300 )
τy 47.9(1.068sf(2fn300 -fn600 ))
μp
——宾汗塑性粘度，MPa.s(cp)； τy ——剪切应力，宾汗流体屈服值，Pa； sf ——弹簧系数（1.016）； fn300 ——300r/min读数； fn600 ——600 r/min读数。